CN101332974A - 一种热键合装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种热键合装置，主要包括外腔、加压装置、上加热器和位于外腔底部的基座，基座中间部分为凸台，凸台内设有沉孔，沉孔内装有弹簧，弹簧伸出凸台的一端上放置球头小柱，在球头小柱上依次放置隔热板和下加热器；在基座凸台两侧设有两支撑架，用于支撑下工作台机构；在下弹簧与下工作台机构接触处上端的导杆上套有上弹簧，用于支撑上工作台机构。本发明通过三种弹簧设置使上下加热器和上下工作台之间均匀压紧，实现键合样片之间的均匀贴紧。

Description

一种热键合装置
技术领域
本发明涉及微机电系统领域，具体涉及热键合装置。
背景技术
热键合是微系统领域的主要键合技术，包括熔融键合，阳极键合，共晶键合和焊料键合等，是在一定温度下实现不同样片之间永久键合最终得到新的复合材料的技术方法。
影响热键合质量的关键因素是样片温度和压合均匀性，温度不均匀则会由于在键合区形成热应力可能对键合结果造成不利影响甚至破坏作用，样片压合不均匀也可能会影响键合的结果和质量，并有可能造成键合失败。因此提高样片温度和压合的均匀性能有效地保证热键合操作的顺利进行。
在实际操作中，由于材料及某些封装的特殊要求，需要在特殊氛围下进行热键和封装，如真空环境，氮气环境，以及特定气压的特定气体环境，这需要键合设备具有能提供真空和高压环境的能力，但是由于功能的扩展使得设备结构变得更加复杂，并由此影响到其可操作性，因此在设计此类设备时要兼顾功能特征、操作简便、可靠和效率等因素，使各方面因素达到优化结合。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热键合装置，提高了样片压合的均匀性。
一种热键合装置，包括外腔1，外腔1上部设有加压装置25，加压装置25底端伸入外腔1内并依次连接隔热垫板21和上加热器20，另有真空获得系统19、气路接口24、真空检测仪表23和高压检测仪表22分别与外腔1相接，其特征在于，
还包括位于外腔1底部的基座2，基座2中间部分为凸台，凸台内有均匀分布的沉孔，沉孔内放置弹簧3，在弹簧3伸出凸台的一端上放置球头小柱4，在球头小柱4上放置隔热板7，在基座1上均匀放置三个限位杆5，限位杆5上部分紧靠隔热板7侧壁；隔热板7上放置下加热器8；
在基座1凸台两侧设有两支撑架6，中间部分为空的工作台基板10通过滑轨9固定于两支撑架6之间；在工作台基板10空心部分四周均匀设置三个导杆14，导杆14上套有下弹簧11，用于支撑下工作台机构；
下工作台机构由与下弹簧11顶端相接触的下工作台托架12和位于托架12上的下工作台17构成，下工作台托架12的底部正好位于工作台基板10空心区域，该底部采用高导热绝缘材料，边沿处添设隔热垫圈18；
在下弹簧11与下工作台托架12接触处上端的导杆14上套有上弹簧13，用于支撑上工作台机构；
上工作台机构由上工作台托板15和固定于上工作台托板下端面的上工作台16构成，上工作台16与下工作台17位置相对应。
本发明通过弹簧11、弹簧13和弹簧3，使上加热器20、下加热器8和上工作台16、下工作台17之间均匀压紧，实现上下工作台之间的键合样片之间的均匀贴紧。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括中部设有凸台的基座2，凸台内有均匀分布的沉孔，沉孔内放置弹簧3，在弹簧3伸出凸台的一端上放置球头小柱4，在球头小柱4上放置隔热板7，为了固定隔热板7位置，在基座1上均匀放置三个限位杆5，限位杆5上部分紧靠隔热板7侧壁。隔热板7上设有平底凹槽，凹槽内放置下加热器8。在基座1凸台两侧另设有两支撑架6，将中间部分挖空的工作台基板10通过滑轨9固定于两支撑架6之间。在工作台基板10空心部分四周均匀设置三个导杆14，导杆14上套有下弹簧11，用于支撑下工作台机构。下工作台机构由与下弹簧11顶端相接触的下工作台托架12和位于托架12上的下工作台17构成，下工作台托架12的底部正好位于工作台基板10空心区域，该底部采用高导热绝缘材料，边沿处添设隔热垫圈18，以防止导热导致弹簧温度升高失效。在导杆14上下弹簧11与下工作台托架12接触处上端套有上弹簧13，用于支撑上工作台机构。上工作台机构由上工作台托板15和固定于上工作台托板下端面的上工作台16构成，上工作台16与下工作台17位置相对应。
本发明还包括外腔1，以上组件放置于外腔1内。外腔1上部设有加压装置25，加压装置25底端伸入外腔内依次连接隔热垫板21和上加热器20。另外，还包括分别与外腔1相接的真空获得系统19、气路接口24、真空检测仪表23和高压检测仪表22。
操作时，先将工作台通过滑轨9拉出真空腔1外，在上工作台16和下工作台17之间放置样片，推进真空腔1内部，启动加压装置25将上加热器20压下，通过上工作台托板15和下工作台托架12压缩弹簧11、弹簧13和弹簧3，使上加热器20、下加热器8和上键合工作台16、下键合工作台17之间均匀压紧，实现上下工作台之间的键合样片之间的均匀贴紧，然后利用真空获得系统19和气路接口24使真空腔内达到要求环境。启动两加热器，执行在设定温度下的热键和操作。

Claims (1)

1、一种热键合装置，包括外腔(1)，外腔(1)上部设有加压装置(25)，加压装置(25)底端伸入外腔(1)内并依次连接隔热垫板(21)和上加热器(20)，另有真空获得系统(19)、气路接口(24)、真空检测仪表(23)和高压检测仪表(22)分别与外腔(1)相接，其特征在于，
还包括位于外腔(1)底部的基座(2)，基座(2)中间部分为凸台，凸台内有均匀分布的沉孔，沉孔内放置弹簧(3)，在弹簧(3)伸出凸台的一端上放置球头小柱(4)，在球头小柱(4)上放置隔热板(7)，在基座(1)上均匀放置三个限位杆(5)，限位杆(5)上部分紧靠隔热板(7)侧壁；隔热板(7)上放置下加热器(8)；
在基座(1)凸台两侧设有两支撑架(6)，中间部分为空的工作台基板(10)通过滑轨(9)固定于两支撑架(6)之间；在工作台基板(10)空心部分四周均匀设置三个导杆(14)，导杆(14)上套有下弹簧(11)，用于支撑下工作台机构；
下工作台机构由与下弹簧(11)顶端相接触的下工作台托架(12)和位于托架(12)上的下工作台(17)构成，下工作台托架(12)的底部正好位于工作台基板(10)空心区域，该底部采用高导热绝缘材料，边沿处添设隔热垫圈(18)；
在下弹簧(11)与下工作台托架(12)接触处上端的导杆(14)上套有上弹簧(13)，用于支撑上工作台机构；
上工作台机构由上工作台托板(15)和固定于上工作台托板下端面的上工作台(16)构成，上工作台(16)与下工作台(17)位置相对应。
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